一种硅藻土/聚丙烯复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于塑料填充改性领域，具体涉及到一种具有多级微孔结构的天然生物沉积岩无机填料。
【背景技术】
[0002]硅藻土，是由单细胞藻类天然形成的一种多孔性的硅质沉积岩，有浅灰褐色、白色和黑色等。主要成分是非晶质二氧化硅，含量为65 %?90 %，还含有Fe、Mg、Ca、Al等的氧化物以及少量有机杂质。其特有的微孔结构所带来的高孔隙率、大的比表面积、强吸附能力是其他无机填料所不具备的，目前主要被用作过滤器，吸附剂，催化剂载体，建筑保温材料和涂料填料等。硅藻土具有作为塑料填料应具备的性质:化学稳定性好、加工性好、密度小、比表面积大、吸附性好、悬浮性好、吸油值高、耐磨性好、是光、电、声的不良导体。我国硅藻土矿藏丰富，保有储量3.9亿吨，资源量20亿吨，开发硅藻土在塑料行业的应用前景，拓展其应用领域，对提高我国硅藻土资源的有效利用率、增大其附加值意义重大。
[0003]聚丙烯，作为一种热塑性塑料凭借其优良的综合性能是应用最广泛的一种通用型塑料，近些年聚丙烯替代一些工程塑料在汽车领域、家用电器等领域中具有较多的应用。但是其耐热性、力学性能等还不能够满足使用要求，因此使用不同改性剂对聚丙烯进行改性多年来一直是行业研宄的热点。目前国内改性聚丙烯产量呈快速增长趋势，平均增速13.14%，2014年改性聚丙烯产量在423.71万吨，占改性塑料总产量的42.91%，与发达国家的70-80%的市场占有率相比，相差甚远。
[0004]聚丙烯改性方法很多，主要改性方向向着耐温、高强度、高韧性、高模量等进行，如使用EPDM、EPR以及SIS等对聚丙烯进行的共混改性，使用碳酸钙、滑石粉、蒙脱土、硫酸钡等进行的无机刚性粒子改性，使用稠环芳烃类进行的β成核剂改性以及弹性体和刚性粒子的复合改性等多种改性手法。梁基照等人曾对硅藻土改性聚丙烯等力学性能方面做过一系列的研宄。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于使用一种多孔性、高吸附性的无机物硅藻土，对聚丙烯进行填充改性，制备一种娃藻土 /聚丙稀复合材料，并研宄娃藻土对聚丙稀耐热性以及使用性能的影响。
[0006]为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案予以实现:
[0007]以重量百分数计，由以下原料组成:聚丙烯为65?95 %，硅藻土为5?35 %，原料的总量为100%，其中:
[0008]聚丙烯熔体流动速率为15?24g/10min ；
[0009]所使用的娃藻土粒径为5?40 μ m，
[0010]硅藻土经过表面处理剂处理，其中:
[0011]表面处理剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、铝酸酯、钛酸酯中的一种或多种混合物。
[0012]本发明实验方案按照以下步骤进行:
[0013]步骤一，将硅藻土在干燥箱中干燥；
[0014]步骤二，将干燥后的硅藻土使用表面处理剂进行干法处理，其中表面处理剂用量为娃藻土的0.2?Iwt% ；
[0015]步骤三，将聚丙烯和步骤二中经表面处理的硅藻土按照配方比例预混，使得原料初步混合均匀，得到预混料，其中所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成:聚丙烯为65?95%，硅藻土为5?35%，原料的总量为100% ；
[0016]步骤四，将步骤三得到的预混料加入双螺杆挤出机中进行混炼，其中:
[0017]所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向平行双螺杆，长径比为32:1?48:1。
[0018]所述的双螺杆挤出机的转速为170?250r/min ；
[0019]所述的双螺杆挤出机加工温度为160?180°C ;
[0020]步骤五，将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷，造粒，得到硅藻土 /聚丙烯复合材料粒料。
[0021]本发明与现有技术相比，有益的技术效果是:
[0022]本发明所使用的无机填料硅藻土，具有大量的天然微孔结构，其高吸附性、高表面自由能，其他无机填料不可比拟。将其对聚丙烯进行填充改性，可以大幅度提高聚丙烯的热变形温度，以满足其在汽车等领域的使用要求，一方面降低了成本，减少聚丙烯的使用量，节能环保，提高其耐热性能；另一方面拓宽了硅藻土的应用领域，提高了硅藻土的有效利用性和附加值。
【附图说明】
[0023]图1硅藻土含量对硅藻土 /聚丙烯复合材料热变形温度的影响
[0024]图2硅藻土含量对硅藻土/聚丙烯复合材料弯曲性能的影响
[0025]图3硅藻土含量对硅藻土/聚丙烯复合材料拉伸性能的影响
[0026]图4硅藻土含量对硅藻土 /聚丙烯复合材料硬度的影响
【具体实施方式】
[0027]遵从上述技术方案，本发明通过下述实施例予以实现:
[0028]以重量百分数计，由以下原料组成:聚丙烯为65?95 %，硅藻土为5?35 %，原料的总量为100%，其中:
[0029]聚丙烯为燕山石化公司生产，熔体流动速率为24g/10min ；
[0030]所使用的娃藻土来自吉林远通矿业有限公司，粒径为5?40 μ m，
[0031]硅藻土经过表面处理剂处理，其中:
[0032]表面处理剂为硬脂酸、硅烷偶联剂、铝酸酯、钛酸酯中的一种或多种混合物。
[0033]本发明实验方案按照以下步骤进行:
[0034]步骤一，将硅藻土在干燥箱中干燥；
[0035]步骤二，将干燥后的硅藻土使用KH550硅烷偶联剂进行干法处理，其中硅烷偶联剂用量为娃藻土的0.5wt% ；
[0036]步骤三，将聚丙烯和步骤二中经表面处理的硅藻土按照配方比例预混，使得原料初步混合均匀，得到预混料，其中所述的配方比例以重量百分数计，由以下原料组成:聚丙烯为65?95%，硅藻土为5?35%，原料的总量为100% ；
[0037]步骤四，将步骤三得到的预混料加入双螺杆挤出机中进行混炼，其中:
[0038]所述的双螺杆挤出机的螺杆为同向平行双螺杆，长径比为32:1?48:1。
[0039]所述的双螺杆挤出机的转速为170?250r/min ；
[0040]所述的双螺杆挤出机加工温度为160?180°C ;
[0041]步骤五，将从双螺杆挤出机中出来的物料进行水冷，造粒，得到硅藻土 /聚丙烯复合材料粒料。
[0042]本实验所用仪器为:
[0043]高速混炼机:Z512-1，北京钢化厂；
[0044]真空干燥箱:DZF-6020，北京陆希科技有限公司；
[0045]双螺杆挤出机:MHS_20，昆山美弧橡塑机械有限公司；
[0046]注塑机:Π 1-90F2，东华机械有限公司；
[0047]电子万能拉力机:CMT4204，美特斯工业系统(中国)有限公司；
[0048]复合式摆锤冲击试验机:HIT-2